As control systems become more integrated with high-end engineering systems as well as consumer products, they are expected to achieve specifications that may include logic rules, safety constraints, startup procedures, and so forth. Control design for such complex specifications is a relatively unexplored research area. One possible design approach is based on partitioning the state space into polytopic regions, and then formulating a certain control problem on each polytope, with the intention that the set of all controllers so obtained would collectively achieve the specification. The control problem which must be solved for each polytope is called the reach control problem, and it has been identified as turnkey to the further development of this approach. The reach control problem (RCP) is to find a state feedback to make the closed-loop trajectories of an affine (or linear) control system defined on a polytope reach and exit a prescribed facet of the polytope in finite time. This dissertation studies a number of aspects of the reach control problem, and it uses tools from convex analysis, nonsmooth analysis, and computational geometry for this study. The dissertation has three main themes. First, we formulate and solve a variant of RCP in which trajectories exit the polytope in a monotonic sense; this provides a triangulation-independent solution of RCP. Second, we develop a Lyapunov-like theory for verifying if RCP is solved using a given candidate controller. This involves the introduction of the notion of generalized flow functions, a LaSalle Principle for RCP, and several converse theorems on existence of generalized flow functions. Third, we study the relationship between affine feedbacks and continuous state feedbacks for RCP on simplices. Although the two feedback classes have been shown to be equivalent under an assumption on the triangulation of the state space, we show by a counterexample that the equivalence is no longer true under arbitrary triangulations. Then we provide for single-input systems a constructive method for the synthesis of multi-affine feedbacks for RCP on simplices.

Η διπλωματική εργασία που ακολουθεί, παρουσιάζει τη μελέτη και μοντελοποίηση ενός αυτόνομου υβριδικού συστήματος. Το αυτόνομο σύστημα που εξετάζεται είναι ένα υβριδικό σύστημα ηλεκτροπαραγωγής που αποτελείται από μια γεννήτρια diesel, μια ανεμογεννήτρια και ένα φωτοβολταϊκό σύστημα. Για τη μοντελοποίηση του συστήματος χρησιμοποιείται το πρόγραμμα σχεδίασης και προσομοίωσης ηλεκτρικών συστημάτων PSCAD. Στην εργασία αυτή το ενδιαφέρον επικεντρώνεται στη συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας και στη συμπεριφορά σε κάποια μεταβατικά φαινόμενα. Τα μεταβατικά φαινόμενα που εξετάζονται είναι τα εξής: - Συμπεριφορά συστήματος σε απότομη αποσύνδεση ανεμογεννήτριας - Βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας diesel Στο Κεφάλαιο 1 γίνεται μια γενικότερη αναφορά στις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και στη συνέχεια περιγράφονται τα υβριδικά συστήματα ηλεκτροπαραγωγής και οι εφαρμογές τους. Αναλύεται η δομή τους και μελετώνται-συγκρίνονται οι διάφορες αρχιτεκτονικές τους. Στο Κεφάλαιο 2 περιγράφεται η δομή και τα στοιχεία που αποτελούν το αυτόνομο υβριδικό δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής και αναπτύσσεται όλο το απαραίτητο μαθηματικό υπόβαθρο που πραγματεύεται η εργασία αυτή. Στο Κεφάλαιο 3 περιγράφεται η δομή και τα στοιχεία που αποτελούν το αυτόνομο υβριδικό δίκτυο ηλεκτροπαραγωγής στο περιβάλλον του προγράμματος μοντελοποίησης, του PSCAD και παρουσιάζονται τα μοντέλα που απαρτίζουν το συνολικό σύστημα. Στο Κεφάλαιο 4 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας. Στο Κεφάλαιο 5 εξετάζεται η συμπεριφορά του συστήματος στα δύο μεταβατικά φαινόμενα που έχουν προαναφερθεί, στην απότομη αποσύνδεση ανεμογεννήτριας και στο βραχυκύκλωμα των τριών φάσεων ως προς γη στο ζυγό της σύγχρονης γεννήτριας diesel Στο Κεφάλαιο 6 παρατίθενται οι προδιαγραφές των ποιοτικών χαρακτηριστικών των δικτύων και διατυπώνονται τα συμπεράσματα που προέκυψαν από τη μελέτη του υβριδικού συστήματος που παρουσιάστηκε. / The thesis that follows, presents the study and modelling of autonomous hybrid system. The autonomous system that is examined is a hybrid system of generation of electricity that is constituted by a generator diesel, a wind generator and a photovoltaic system. For the modelling of system is used the program of designing and simulation of electric systems PSCAD. At this project the interest is focused in the behavior of system in the permanent situation of operation and in the behavior in certain transient phenomena. The transient phenomena that are examined are following: - Behavior of system in abrupt detachment of wind generator - Short-circuit of three phases as for ground in the balance of modern generator diesel In Capital 1 becomes a more general report in the renewable sources of energy and afterwards is described the hybrid systems of generation of electricity and their applications. Is analyzed their structure and study-is compared their various architectures. In Capital 2 are described the structure and the elements that constitute the autonomous hybrid network of electric generation and is developed the all essential mathematic background that are necessary for this project. In Capital 3 are described the structure and the elements that constitute the autonomous hybrid system of electric generation in the environment of program of modelling, PSCAD and are presented the models that compose the total system. In Capital 4 is examined the reaction of system in the permanent situation of operation. In Capital 5 is examined the reaction of system in the two transient phenomena that have been mentioned before, in the abrupt detachment of wind generator and in the short-circuit of three phases as for ground in the balance of synchronous generator. In Capital 6 are mentioned the specifications of qualitative characteristics of networks and are formulated the conclusions that resulted from the study of hybrid system that was presented.

Si le graphène est un candidat prometteur pour de nombreuses applications, il reste des questions fondamentales à résoudre. Les objectifs de cette thèse visent à obtenir une crois- sance de graphène de haute qualité, à développer de nouveaux concepts de transfert pour réaliser de nouveaux dispositifs tout en contrôlant la formation de défauts dans sa struc- ture. Nous avons été en mesure d'augmenter la surface d'une monocouche polycristalline de graphène d'une échelle de quelques centimètres à celle d'une plaquette de silicium sans changer de chambre CVD. D'autre part, nous avons démontré une méthode permettant de diminuer la densité de nucléation et ainsi d'obtenir du graphène monocristallin de quelques centaines de microns. Concernant la réalisation de nouveaux dispositifs, nous avons obtenu des circuits à base de graphène polycristallin empilés par transferts successifs où la région de bicouche artificielle se comporte comme un bicouche intrinsèque. Nous avons également développé une nouvelle méthode pour suspendre le graphène à l'échelle macroscopique sur des supports en piliers. Dans un tel système, les contraintes dans le graphène restent in- férieures à 0,2%. Par la suite une méthode de dépôt d'électrodes par voie sèche a été développée pour éviter toute dégradation du graphène. Ce processus de transfert a été amélioré pour atteindre des tailles de substrats allant jusqu'à 4 pouces pour le silicium et le saphir. Il a été enfin utilisé comme électrode transparente d'une LED à puits quantiques pour remplacer des électrodes Ni / Au . Nous avons mis au point des procédés de création sélective de défauts sur le graphène. Tout d'abord des défauts ont été induits chimiquement de façon contrôlable et ont été analysés par spectroscopie Raman et microscopie électronique en transmission qui ont révélé un mécanisme en deux étapes de formation de défauts dans la structure de graphène. Nous avons également étudié l'effet des défauts chargés adsorbés sur la surface du graphène sans former de liaisons avec lui. Contrairement à la littérature où les particules chargées sont déposées a posteriori, les nanoparticules chargées étaient présentes pendant la croissance sur cuivre. Nous interprétons l'existence d'une bande de phonons D' très intense devant celle de la D, et encore jamais signalée avec la présence de ces nanoparticules / Though graphene is strong candidate to make various applications, still there are issues that need to be resolved. The purpose of this thesis is to grow high quality graphene and transfer it to make new graphene based devices and to engineer defects into graphene structure. We have been able to increase the growth polycrystalline monolayer graphene from few centimeter scale to wafer scale without changing the CVD chamber. At the same time, we have demonstrated a method to decrease the nucleation density which allows us to grow large single crystal graphene from few to hundreds of micrometer. Concerning new design of graphene based devices, the polycrystalline graphene was trans- ferred to create artificial bilayer crossbars where the bilayer region behaved like naturally grown bilayer graphene. We have also developed a novel method of suspending graphene in macroscopic scale in pillared surface. In such a system, the strain in graphene is found to be less than 0.2%. Thereafter a completely dry method of depositing electrodes was developed which prevents damaging of graphene. The scale and process of transferring graphene was improved to different substrates such as 4 inch Si and sapphire substrates. It was used as transparent electrode to in a quantum well LED to replace the Ni/Au electrodes. We have been able to engineer defects into graphene. Firstly defects were induced in a controllable way using chemical method and were analyzed using Raman spectroscopy and Transmission Electron Microscopy which revealed a two step mechanism of defect formation in the graphene structure. We have also studied the effect of charged defects which adsorb onto the graphene surface without forming bonds with it. Unlike in literature where charged particles were deposited onto graphene, here the charged nano particles were present dur- ing the growth process in the copper foil. We believe that due to these nano particles, the intensity of D' phonon is greatly enhanced. Such anomalously higher intensity of D' band compared to D band has not been reported before

Cette thèse a pour sujet la stabilisation de systèmes non-linéaires avec des mesures partielles et des entrées contraintes. Les deux premiers chapitres traitent du problème des entrées saturées dans le contexte des systèmes de dimension infinie pour des équations nonlinéaires abstraites et une équation aux dérivées partielles nonlinéaire particulière, l'équation de Korteweg-de Vries. Les outils mathématiques utilisés pour obtenir des résultats Le troisième chapitre propose une méthode de synthèse de retour de sortie pour deux équations de Korteweg-de Vries. Le quatrième chapitre concerne la synthèse d'un retour de sortie pour des systèmes non-linéaires de dimension finie pour lequel il existe un contrôle hybride. Une stratégie basée sur des observateurs grand gain est utilisée. / This thesis is about the stabilization of nonlinear systems with partial measurements and constrained input. The two first chapters deals with saturated inputs in the contex of infinite-dimensional systems for nonlinear abstract equations and for a particular partial differential equation, the Korteweg-de Vries equation. The third chapter provides an output feedback design for two Korteweg-de Vries equations using the backstepping method. The fourth chapter is about the output feedback design of nonlinear finite-dimensional systems for which there exists a hybrid controller. A high-gain observer strategy is used.

Este trabalho discorre sobre o emprego de sistemas híbridos voltados resolução de problemas de otimizando. Como problemas de otimizando entende-se como sendo o emprego de técnicas que visam aumentar a produtividade de alguma tarefa, otimizando seus procedimentos. Desta forma, utiliza-se neste trabalho o paradigma de Algoritmos Genéticos sobre um modelo de Redes Neurais para otimizar seu funcionamento, tornando-o mais rapido e de tamanho menor na tarefa de reconhecimento de padrões. O modelo de Rede Neural escolhido para o reconhecimento de padrões foi o modelo de Teuvo Kohonen, também conhecido como modelo dos mapas auto organizados (SOM - Self Organization Feature Map). Este modelo tem sido empregado, obtendo ótimos resultados, no reconhecimento dos mais diversos padrões, como padrões fonéticos e padrões visuais, destacando sua aplicação em sistemas de reconhecimento 6tico de caracteres (OCR - Optical Character Recognization), que será explorado em detalhes no decorrer deste trabalho. O paradigma de Algoritmos Genéticos, criado por John Holland, alcança ótimo desempenho na resolução de problemas de otimizando, seja na classificação e seleção do melhor procedimento, seja no desenvolvimento de um novo procedimento baseado na interação do sistema com procedimentos anteriores. Desta forma, os algoritmos genéticos podem ser aplicados em atividades como seleção e classificação, tal como a aplicação para resolver o problema do caixeiro viajante, ou na geração de uma nova estrutura baseada em estruturas anteriores, a citar o redimensionamento de uma rede neural artificial para reduzir o seu tamanho. Em última instância, este trabalho se propõe a otimizar um sistema de reconhecimento de caracteres utilizando o melhor dos dois paradigmas anteriormente discutidos, obtendo resultados muito satisfatórios na realização dos procedimentos. / This work is about applying hybrid systems to the solving of optimization problems. We consider optimization problems as the productivity increase of some tasks by fine tuning their procedures using a Genetic Algorithm paradigm on a neural network model, optimizing its functionality, making it faster and decreasing the size of neural network. We choose Teuvo Kohonen's model for pattern recognition, also know as Self-Organization Feature Map - SOM, which has been used on a wide range of pattern recognition problems, such as phonetic an visual patterns, specially on Optical Character Recognition - OCR systems, which we will discuss later. The Genetic Algorithm paradigm, created by John Holland, reaches high score performances on solving optimization problems applyed on classification and selection process. In this way, genetic algorithms are suitable for selection and classification problems, such as solving the travelling sales person problem or on generating new structures based on prior ones as neural network redimensioning to reduce its size. The proposal is optimizing the Optical Character Recognition mixing the best properties of both paradigm, aimed very satisfactory results on process execution.

Este trabalho discorre sobre o emprego de sistemas híbridos voltados resolução de problemas de otimizando. Como problemas de otimizando entende-se como sendo o emprego de técnicas que visam aumentar a produtividade de alguma tarefa, otimizando seus procedimentos. Desta forma, utiliza-se neste trabalho o paradigma de Algoritmos Genéticos sobre um modelo de Redes Neurais para otimizar seu funcionamento, tornando-o mais rapido e de tamanho menor na tarefa de reconhecimento de padrões. O modelo de Rede Neural escolhido para o reconhecimento de padrões foi o modelo de Teuvo Kohonen, também conhecido como modelo dos mapas auto organizados (SOM - Self Organization Feature Map). Este modelo tem sido empregado, obtendo ótimos resultados, no reconhecimento dos mais diversos padrões, como padrões fonéticos e padrões visuais, destacando sua aplicação em sistemas de reconhecimento 6tico de caracteres (OCR - Optical Character Recognization), que será explorado em detalhes no decorrer deste trabalho. O paradigma de Algoritmos Genéticos, criado por John Holland, alcança ótimo desempenho na resolução de problemas de otimizando, seja na classificação e seleção do melhor procedimento, seja no desenvolvimento de um novo procedimento baseado na interação do sistema com procedimentos anteriores. Desta forma, os algoritmos genéticos podem ser aplicados em atividades como seleção e classificação, tal como a aplicação para resolver o problema do caixeiro viajante, ou na geração de uma nova estrutura baseada em estruturas anteriores, a citar o redimensionamento de uma rede neural artificial para reduzir o seu tamanho. Em última instância, este trabalho se propõe a otimizar um sistema de reconhecimento de caracteres utilizando o melhor dos dois paradigmas anteriormente discutidos, obtendo resultados muito satisfatórios na realização dos procedimentos. / This work is about applying hybrid systems to the solving of optimization problems. We consider optimization problems as the productivity increase of some tasks by fine tuning their procedures using a Genetic Algorithm paradigm on a neural network model, optimizing its functionality, making it faster and decreasing the size of neural network. We choose Teuvo Kohonen's model for pattern recognition, also know as Self-Organization Feature Map - SOM, which has been used on a wide range of pattern recognition problems, such as phonetic an visual patterns, specially on Optical Character Recognition - OCR systems, which we will discuss later. The Genetic Algorithm paradigm, created by John Holland, reaches high score performances on solving optimization problems applyed on classification and selection process. In this way, genetic algorithms are suitable for selection and classification problems, such as solving the travelling sales person problem or on generating new structures based on prior ones as neural network redimensioning to reduce its size. The proposal is optimizing the Optical Character Recognition mixing the best properties of both paradigm, aimed very satisfactory results on process execution.

Dans la conception basée sur des modèles on construit un modèle mathématique du système que l'on utilise pour concevoir le système de sorte qu'il présente les propriétés souhaitées. Pour les systèmes de sûreté critique, il peut être d'une importance capitale de vérifier ces propriétés de sûreté sur le modèle, par exemple, pour tenir compte des variations des paramètres. Le calcul d'un nombre fini de comportements du système par le biais de simulation ne suffit pas à garantir des propriétés de sécurité. Avec une analyse d'atteignabilité on peut calculer une couverture de tous les comportements possibles du système, possiblement infinis. Cette analyse peut prendre en compte de non-déterminisme dans le modèle et peut garantir des propriétés de sécurité. Les systèmes d'intérêt présentent souvent à la fois un comportement continu et discret et de tels systèmes sont appelés systèmes hybrides. Le calcul d'atteignabilité est considéré comme difficile pour les systèmes continus et hybrides. Ce n'est que récemment que des méthodes pour le calcul d'accessibilité ont été développées qui peuvent être mis à l'échèlle. Ils sont basés sur des représentations implicites d'ensembles continus à l'aide du concepte mathématique de la fonction de support. Dans cette thèse, nous développons un outil extensible appelé SpaceEx pour le calcul d'atteignabilité des systèmes hybrides. Deux algorithmes d'atteignabilité ont été mis en œuvre dans SpaceEx, l'un basé sur l'outil PHAVer pour les automates linéaires hybrides et l'autre basé sur les fonctions de support pour les dynamiques affines par morceaux. L'algorithme de fonction support a été mis au point et sa mise à l'échelle a été amélioré en basculant entre différentes représentations d'ensembles continus. Nous proposons un algorithme de calcul d'image des transition discrètes amélioré qui réduit l'erreur de sur-approximation et nous illustrons sa précision et son efficacité avec plusieurs études de cas. / In model based design, one constructs a mathematical model of the system and uses it to design the system so that it exhibits the desired properties. For safety critical systems, it can be of utmost importance to verify these safety properties on the model, e.g., to account for parameter variations. Computing a finite number of system behaviors via simulation is not sufficient to guarantee safety properties. With a reachability analysis one can compute a cover of all possible system behaviors, potentially infinite, accounting for any non-determinism in the model, and with which one can guarantee safety properties. Systems of interest often exhibit both continuous and discrete behavior and such systems are called hybrid systems. Reachability computation is considered hard for continuous and hybrid systems. Only recently, scalable methods for reachability computation have been developed based on implicit set representations using the mathematical construct of support functions. In this thesis, we develop an extendable tool called SpaceEx for reachability of hybrid systems. Two reachability algorithms have been implemented in SpaceEx, one based on the PHAVer tool for linear hybrid automata and the other based on support functions for piecewise affine dynamics. The support function based algorithm has been tuned and its scalability has been improved by switching set representations. We propose an improved image computation algorithm for discrete transition that further reduces the over-approximation error and illustrate its accuracy and efficiency with several case studies.

On nomme systèmes hybrides les systèmes qui intègrent des comportements continus et discrets. Leur comportement est en partie déterminé par des contraintes temporelles et/ou leur interaction avec un environnement physique via l'utilisation de capteurs et d'actionneurs. Il peut s'agir par exemple d'équipements de contrôle de procédés industriels ou de services domotiques. La validation de ces systèmes est un problème crucial, car ils sont parfois utilisés au sein d'applications où la sûreté de fonctionnement est critique (un système critique est un système dont la défaillance peut entraîner des blessures ou la mort d'êtres humains). Cette validation soulève plusieurs problèmes ; en particulier, une description détaillée du système à valider n'est pas toujours disponible, ou celle-ci est trop complexe pour qu'il soit possible en pratique d'établir avec certitude sa correction (par exemple parce que cette vérification exhaustive nécéssite des ressources en temps ou en matériel trop importantes). Dans ces conditions, nous nous intéressons à la validation de systèmes hybrides spécifiés par un ensemble de propriétés de sûreté. Une propriété de sûreté est une exigence portant sur le comportement du système qui ne contraint pas entièrement ce comportement, mais en spécifie des aspects particuliers. Elle peut ainsi porter sur la réaction attendue du système en réponse à une suite d'événements donnée, ou imposer des limites à l'évolution des grandeurs environnementales qu'il contrôle. Le travail présenté dans ce document consiste en une approche de test fonctionnel, destinée à permettre la validation de systèmes hybrides pour lesquels on dispose d'une spécification composée de propriétés de sûreté. La validation consiste à vérifier que le système satisfait à sa spécification, et donc aux besoins qui motivent sa création (sous réserve que la spécification traduise correctement les besoins). / Hybrid systems posess a continuous and discrete behavior. This behavior is partially determined by temporal constraints, and/or interactions of the system with a physical environment by means of sensors and actuators. Hybrid systems include some industrial plant control software and home automation systems. The validation of hybrid systems is a crucial problem since they may be used in safety critical applications (a safety critical system is a system whose failure may lead to unacceptable financial or human costs). This validation raises several problems; in particular a complete description of the system to be validated is not always available. Its complexity may also prevent establishing the correction of the system with certainty (if for exampl a full proof computation requires too much time or equipment). Therefore we are interested in validating hybrid systems specified by a set of safety properties. A safety property is a requirement that constrains only some aspect of the system behavior and can be fullfilled by several implementations. It may for example specify the expected reaction of the system under specific circumstances or constrain the set of values that a variable is allowed to take. The work presented in this document is a functional testing approach aimed at allowing the validation of hybrid systems for which a specification composed of hybrid safety properties is available. Validation consists in verifying that the system satisfies its specification and therefore the needs that motivated its design (assuming the specification actually matches these needs).

Cette thèse concerne des systèmes hybrides et le théorème des petits-gains. Plus précisément, d'une part, nous avons calculé les lois de commande hybrides pour les systèmes non-linéaires lesquels les techniques de synthèse par backstepping ne s'applique pas et nous avons réussi à combiner les lois de commande locales et globales pour la stabilisation d'un ensemble «proche» de l'origine. La seconde contribution est sur ​​le théorème des petits-gains, en traitant avec des systèmes pour lesquels les conditions des petits-gains sont satisfaites seulement au niveau régional. Nous avons réussi à combiner ces conditions régionales pour le petit-gain pour la stabilité asymptotique et pour la presque stabilité asymptotique globale. / This theses concerns hybrid systems and small gain theorems. More precisely, firstly we computed hybrid stabilizers for nonlinear control systems for which the backstepping techniques do not apply, and we succeeded to combine local feedback laws and global controllers stabilizing a set "close" to the origin. The second contribution is on small gains theorem, by dealing with systems for which small gains conditions are satisfied only regionally. We were able to combine such region-dependent small-gain conditions for the global asymptotic stability and for the almost global asymptotic stability.

Ces travaux de thèse portent sur l'étude de matériaux d'électrodes de supercondensateurs. Ce sont des dispositifs de stockage qui possèdent une densité de puissance importante de l'ordre de plusieurs kW/kg. Des systèmes asymétriques ont été développés dans le but d'augmenter la densité d'énergie de ces dispositifs, tout en essayant de maintenir une densité de puissance élevée. Ils font intervenir une électrode capacitive classique de carbone activé et une électrode faradique. Concernant cette électrode non-bloquante, deux orientations ont été abordées : • Principalement, l'utilisation de titanate de lithium Li4Ti5O12 qui est un matériau d'insertion du lithium habituellement utilisé dans les électrodes de batteries Li-ion. Il est apparu que pour les systèmes hybrides comportant une électrode négative composée uniquement de Li4Ti5O12, la densité d'énergie chute fortement au-delà de 1 kW/kg. L'utilisation d'électrodes négatives composites carbone activé + Li4Ti5O12 est donc préconisée pour maintenir de bonnes performances à la fois en énergie et en puissance. Ainsi, pour une densité de puissance de 2 kW/kg, la densité d'énergie du système hybride développé est encore 1,5 fois supérieure à celle d'un système symétrique carbone activé / carbone activé testé dans les mêmes conditions. • En second plan, l'utilisation du dioxyde de manganèse MnO2, matériau pseudo-capacitif qui fait intervenir des réactions redox. L'étude a porté sur la synthèse de l'oxyde métallique puis sur celle d'un matériau composite réalisé par auto-assemblage. Le but est d'agréger de fines particules de dioxyde de manganèse autour d'un squelette carboné. Une telle microstructure présente l'avantage d'offrir une grande surface spécifique de matière active directement en contact avec un réseau possédant une bonne conductivité électronique. Le matériau composite MnO2 + VGCF obtenu a été testé en électrode positive dans un système asymétrique face à une électrode négative de carbone activé. Cela a permis de multiplier par 1,5 l'étendue de la fenêtre de stabilité de l'électrolyte aqueux par rapport à un système carbone activé / carbone activé. Enfin, dans une optique exploratoire, l'utilisation du diamant en tant que matériau d'électrode de supercondensateur a été étudiée puisqu'il présente dans l'eau une fenêtre de stabilité électrochimique importante d'environ 3 V. L'intérêt de synthétiser des structures tridimensionnelles a été mis en évidence, en particulier une architecture de diamant « en aiguilles » permet de multiplier par 10 la capacité surfacique par rapport à une architecture plane. / This work deals with the study of electrode materials for supercapacitors. These storage devices have a significant power density of several kW/kg. Asymmetric systems have been developed in order to increase the energy density of these components while trying to maintain a high power density. They consist of a classic capacitive electrode made of activated carbon and a faradaic electrode. Two approaches have been broached regarding that non-blocking electrode: • Mainly, the use of lithium titanate Li4Ti5O12 which is a lithium insertion material usually used in Li-ion battery electrodes. It appeared that for hybrid systems including a negative electrode only made of Li4Ti5O12, the energy density is greatly reduced beyond 1 kW/kg. The use of composite negative electrodes made of activated carbon and Li4Ti5O12 is recommended so as to maintain good performances both in energy and power. Thus, for a power density of 2 kW/kg, the energy density of the developed hybrid system remains 1.5 superior to the one of an activated carbon / activated carbon symmetric system tested in the same conditions. • Secondly, the use of manganese dioxide MnO2, a pseudo-capacitive material involving redox reactions. The study has been focused on the synthesis of the metal oxide and then on the synthesis of a composite material by self-assembly. The aim is to aggregate small manganese dioxide particles around a carbon backbone. Such a microstructure offers a high specific surface area of active material directly in contact with a network having a good electronic conductivity. The obtained MnO2 + VGCF composite material has been tested as positive electrode in an asymmetric system, facing an activated carbon electrode. Thus, the stability window of the aqueous electrolyte has been multiplied by 1.5 compared to an activated carbon / activated carbon system. Finally, diamond has been considered as a supercapacitor electrode material in an explorative view since it offers a wide electrochemical stability window in water (around 3 V). The interest for tridimensional structures has been evidenced, e.g. a “needles” architecture allows to obtain a surfacic capacity ten times higher than the one obtained with a flat architecture.